(57)【要約】【課題】  損失を小さくすることができる光合分波器を提供する。【解決手段】  光合分波器１００は、光導波路１１１〜１１４および溝１１５が形成された部材１１０と、この溝１１５に挿入された光フィルタ１２０とを備える。部材１１０は、その一方の面に光導波路１１１〜１１４が形成された平面導波路であり、その面に溝１１５が形成されている。溝１１５の形成の前には、光導波路１１１と光導波路１１４とは連続した光導波路であり、光導波路１１２と光導波路１１３とは連続した光導波路である。これら２つの連続した光導波路の交点を通るように直線状の溝１１５が形成されている。光導波路１１１，１１４は部材１１０上において直線状である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材上に形成された溝に光フィルタが挿入され、前記部材上において前記溝に対して第１の側に第１光導波路および第２光導波路が前記溝に達するまで設けられ、前記部材上において前記溝に対して第２の側に第３光導波路が前記溝に達するまで設けられており、
前記第１光導波路または前記第２光導波路が前記部材上において直線状であり、
前記光フィルタが、前記第１光導波路を伝搬してきて前記溝へ出射された光のうち、前記光フィルタを透過した光を前記第３光導波路に入射させ、前記光フィルタで反射した光を前記第２光導波路に入射させる、
ことを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記光フィルタが誘電体多層膜フィルタであることを特徴とする請求項１記載の光合分波器。
【請求項３】
前記第１光導波路，前記第２光導波路，前記第３光導波路および前記光フィルタを１組として、これらが複数組設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の光合分波器。
【請求項４】
前記光フィルタに対して同一の側にある光導波路が共通の部材上に設けられていることを特徴とする請求項３記載の光合分波器。
【請求項５】
前記複数組に対して前記光フィルタが一体化されていることを特徴とする請求項３記載の光合分波器。
【請求項６】
前記光フィルタに対して同一の側にある各光導波路の光軸が部材端面付近において互いに平行であることを特徴とする請求項３記載の光合分波器。
【請求項７】
前記部材の第１の側の平面形状が、前記光フィルタに対向する第１辺と、この第１辺と反対側にある第２辺と、互いに平行な第３辺および第４辺と、を有する矩形であって、
前記第１光導波路および前記第２光導波路のうち直線状に設けられた光導波路に対して、前記第３辺および前記第４辺それぞれが平行であり、前記第２辺が垂直である、
ことを特徴とする請求項１記載の光合分波器。
【請求項８】
前記部材の第１の側の平面形状が、前記光フィルタに対向する第１辺と、この第１辺と反対側にある第２辺と、互いに平行な第３辺および第４辺と、を有する矩形であって、
前記第１光導波路および前記第２光導波路のうち直線状に設けられた光導波路に対して前記第３辺および前記第４辺それぞれが平行であり、前記第１辺に対して前記第２辺が平行である、
ことを特徴とする請求項１記載の光合分波器。
【請求項９】
複数波長の信号光を伝送する光伝送システムであって、請求項１〜８の何れか１項に記載の光合分波器を備え、前記複数波長の信号光を前記光合分波器により合波または分波する、ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１０】
前記第１光導波路および前記第２光導波路のうち直線状に設けられた一方の光導波路に前記複数波長のうちの第１波長の信号光を導波させ、他方の光導波路に前記複数波長のうちの第１波長より短い第２波長の信号光を導波させる、ことを特徴とする請求項９記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数波長の信号光を伝送する光伝送システム、および、このような光伝送システム等において用いられる光合分波器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数波長の信号光を伝送する光伝送システムでは、これら複数波長の信号光を合波または分波する光合分波器が用いられる。特に、端局と加入者宅との間の光伝送システム（ＦＴＴＨ: fiber to the home）では、光合分波器は小型で安価であることが要求される。例えば非特許文献１に記載された光合分波器は、基板上において互いに交差するように２本の光導波路が形成されて、当該交差部を通るようにＶ溝が形成され、そのＶ溝内に光フィルタが挿入されて接着剤で固定されたものである。この光合分波器では、一方の光導波路を導波してきてＶ溝に達した光のうち、或る波長の光は光フィルタを透過して更に該光導波路を導波していき、他の波長の光は光フィルタにより反射されて他方の光導波路を導波していく。
【非特許文献１】M. Yanagisawa, et al., "Low-loss and compact TFF-embedded silica-waveguide WDM filter for video distribution services in FTTH systems", OFC2004, TuI4
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記非特許文献１に記載された光合分波器は、一般に、基板端面において各光導波路が光ファイバアレイと光結合されて用いられることから、該基板端面において各光導波路の光軸が互いに平行であることが好ましい。このことから、この文献に記載された光合分波器では、全ての光導波路は曲線部分を有している。
【０００４】
しかし、光導波路が曲線部分を有していると、その光導波路を導波する光の一部が曲線部分で外に漏れることから損失が生じ易い。導波光の波長が長いほど、また、曲線部分の曲率半径が小さいほど、この損失は大きくなる。特に、光合分波器を小型化しようとすると、曲線部分の曲率半径が小さくならざるを得ないので、損失増大の問題が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、損失を小さくすることができる光合分波器、および、このような光合分波器を備える光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光合分波器は、部材上に形成された溝に光フィルタが挿入され、部材上において溝に対して第１の側に第１光導波路および第２光導波路が溝に達するまで設けられ、部材上において溝に対して第２の側に第３光導波路が溝に達するまで設けられており、第１光導波路または第２光導波路が部材上において直線状であり、光フィルタが、第１光導波路を伝搬してきて溝へ出射された光のうち、光フィルタを透過した光を第３光導波路に入射させ、光フィルタで反射した光を第２光導波路に入射させることを特徴とする。ここで、光フィルタが誘電体多層膜フィルタであるのが好適である。
【０００７】
この光合分波器では、第１光導波路または第２光導波路が部材上において直線状であるので、その直線状である光導波路に長波長の光を導波させる一方で、曲線部分を有する光導波路に短波長の光を導波させることにより、光合分波の際の損失を抑制することができる。
【０００８】
本発明に係る光合分波器では、第１光導波路，第２光導波路，第３光導波路および光フィルタを１組として、これらが複数組設けられているのが好適である。このとき、光フィルタに対して同一の側にある光導波路が共通の部材上に設けられているのが好適である。また、複数組に対して光フィルタが一体化されているのが好適である。また、光フィルタに対して同一の側にある各光導波路の光軸が部材端面付近において互いに平行であるのが好適である。
【０００９】
本発明に係る光合分波器では、部材の第１の側の平面形状は、光フィルタに対向する第１辺と、この第１辺と反対側にある第２辺と、互いに平行な第３辺および第４辺と、を有する矩形であって、第１光導波路および第２光導波路のうち直線状に設けられた光導波路に対して、第３辺および第４辺それぞれが平行であり、第２辺が垂直であるのが好適である。或いは、部材の第１の側の平面形状は、光フィルタに対向する第１辺と、この第１辺と反対側にある第２辺と、互いに平行な第３辺および第４辺と、を有する矩形であって、第１光導波路および第２光導波路のうち直線状に設けられた光導波路に対して第３辺および第４辺それぞれが平行であり、第１辺に対して第２辺が平行であるのが好適である。
【００１０】
本発明に係る光伝送システムは、複数波長の信号光を伝送する光伝送システムであって、上記の本発明に係る光合分波器を備え、複数波長の信号光を光合分波器により合波または分波することを特徴とする。また、第１光導波路および第２光導波路のうち直線状に設けられた一方の光導波路に複数波長のうちの第１波長の信号光を導波させ、他方の光導波路に複数波長のうちの第１波長より短い第２波長の信号光を導波させるのが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光合分波器は、損失を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
（光合分波器の第１実施形態）
【００１４】
先ず、本発明に係る光合分波器の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光合分波器１００の斜視図である。図２は、第１実施形態に係る光合分波器１００の平面図である。これらの図に示される光合分波器１００は、光導波路１１１〜１１４および溝１１５が形成された部材１１０と、この溝１１５に挿入された光フィルタ１２０とを備える。
【００１５】
部材１１０は、その一方の面に光導波路１１１〜１１４が形成された平面導波路であり、その面に溝１１５が形成されている。溝１１５の形成の前には、光導波路１１１と光導波路１１４とは連続した光導波路であり、光導波路１１２と光導波路１１３とは連続した光導波路である。そして、これら２つの連続した光導波路の交点を通るように直線状の溝１１５が形成されている。この部材１１０は、例えば、石英ガラスまたはシリコンからなる基板上に、石英ガラスからなるクラッド、および、ＧｅＯ２が添加された石英ガラスからなるコアが形成されたものである。このコアが光導波路となる。
【００１６】
光導波路１１１，１１２は、部材１１０上において溝１１５に対して第１の側に溝１１５に達するまで設けられている。光導波路１１３，１１４は、部材１１０上において溝１１５に対して第２の側に溝１１５に達するまで設けられている。光導波路１１１，１１４は部材１１０上において直線状である。一方、光導波路１１２，１１３は部材１１０上において曲線部分を有する。
【００１７】
溝１１５に挿入された光フィルタ１２０は、誘電体多層膜フィルタであって、溝１１５内に接着剤で固定されている。光フィルタ１２０は、或る波長λＴの光を透過させる一方で、他の波長λＲの光を反射させる。例えば、透過波長λＴは１.５５μｍであり、反射波長λＲは１.３１μｍおよび１.４９μｍであるが、これに限られない。
【００１８】
そして、例えば、光フィルタ１２０は、光導波路１１１を導波してきて溝１１５に出射された光のうち、光フィルタ１２０を透過した波長λＴの光を光導波路１１４に導波させ、光フィルタ１２０で反射した波長λＲの光を光導波路１１２に導波させる。すなわち、この場合には、光合分波器１００は、波長λＴの光と波長λＲの光とを分波することができる。
【００１９】
また、例えば、光フィルタ１２０は、光導波路１１４を導波してきて溝１１５に出射された波長λＴの光を透過させて、その波長λＴの光を光導波路１１１に導波させる。また、光フィルタ１２０は、光導波路１１２を導波してきて溝１１５に出射された波長λＲの光を反射させて、その波長λＲの光を光導波路１１１に導波させる。すなわち、この光合分波器１００は、波長λＴの光と波長λＲの光とを合波することができる。
【００２０】
この光合分波器１００は、光フィルタ１２０の両側それぞれに２本の光導波路が形成されているので種々の使用態様が有り得るが、一方の側には１本のみ光導波路が形成されていてもよい。
【００２１】
一般に、光導波路が曲線状であると、導波光の波長が長いほど、導波光の伝搬損失が大きい。しかし、この光合分波器１００では、光導波路１１１，１１４が直線状に形成されている。そこで、この光合分波器１００を使用する際には、直線状の光導波路１１１，１１４に長波長の光を導波させる一方で、曲線部分を有する光導波路１１２，１１３に短波長の光を導波させるのが好適であり、このようにすることにより、光合分波の際の損失を抑制することができる。
【００２２】
また、溝１１５における光導波路１１１，１１２の端面と光フィルタ１２０との間の距離は３μｍ以下であるのが好適であり、また、溝１１５における光導波路１１３，１１４の端面と光フィルタ１２０との間の距離は３μｍ以下であるのが好適である。このようにすることにより、光合分波の際の損失が低減される。
【００２３】
また、溝１１５における光導波路１１１〜１１４それぞれのモードフィールド径は、通常のシングルモード光ファイバのモードフィールド径より大きいことが好ましく、例えば２０μｍ以上であるのが好ましい。このように光フィルタ１２０に対向する端面での光導波路のモードフィールド径を大きくすることにより、光フィルタ１２０での回折の影響を抑制することができ、合分波の際の損失を抑制することができる。実際には、ビーム伝搬解析などを行って、光フィルタ１２０への光の入射角や光導波路中での損失、高次モードの影響等を考慮して、端面での光導波路のモードフィールド径について最適値を選ぶ必要がある。
【００２４】
部材１１０上において光導波路１１１，１１２が形成された側の平面形状が、光フィルタ１２０に対向する第１辺（溝１１５側の辺）と、この第１辺と反対側にある第２辺と、互いに平行な第３辺および第４辺と、を有する矩形であって、直線状に設けられた光導波路１１１に対して、第３辺および第４辺それぞれが平行であり、第２辺が垂直である。また、第１辺は第２辺に対して平行ではない。この場合には、基板端面において直線状の光導波路１１１が垂直であるので、例えば光ファイバと光導波路１１１とを結合する上で好都合である。部材１１０上において光導波路１１３，１１４が形成された側の平面形状についても同様である。
【００２５】
（光合分波器の第２実施形態）
【００２６】
次に、本発明に係る光合分波器の第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態に係る光合分波器２００の平面図である。この図に示される光合分波器２００は、４組の光合分波器が並列配置された構成のものである。光合分波器２００は、部材２１０および光フィルタ２２０を備える。
【００２７】
部材２１０は、その一方の面に光導波路２１１１〜２１１４，２１２１〜２１２４，２１３１〜２１３４，２１４１〜２１４４ が形成された平面導波路であり、その面に溝２１５が形成されている。溝２１５の形成の前には、光導波路２１１ｎと光導波路２１４ｎとは連続した光導波路であり、光導波路２１２ｎと光導波路２１３ｎとは連続した光導波路である。ここで、添え字ｎは１以上４以下の任意の整数である。そして、これら２つの連続した光導波路の交点を通るように直線状の溝２１５が形成されている。この部材２１０は、例えば、石英ガラスまたはシリコンからなる基板上に、石英ガラスからなるクラッド、および、ＧｅＯ２が添加された石英ガラスからなるコアが形成されたものである。このコアが光導波路となる。
【００２８】
光導波路２１１ｎ，２１２ｎは、部材２１０上において溝２１５に対して第１の側に溝２１５に達するまで設けられている。光導波路２１３ｎ，２１４ｎは、部材２１０上において溝２１５に対して第２の側に溝２１５に達するまで設けられている。光導波路２１１ｎ，２１４ｎは部材２１０上において直線状である。一方、光導波路２１２ｎ，２１３ｎは部材２１０上において曲線部分を有する。
【００２９】
溝２１５に挿入された光フィルタ２２０は、誘電体多層膜フィルタであって、溝２１５内に接着剤で固定されている。光フィルタ２２０は、或る波長λＴの光を透過させる一方で、他の波長λＲの光を反射させる。例えば、透過波長λＴは１.５５μｍであり、反射波長λＲは１.３１μｍおよび１.４９μｍであるが、これに限られない。
【００３０】
この光合分波器２００において、各組の光導波路２１１ｎ，２１２ｎ，２１３ｎ，２１４ｎおよび光フィルタ２２０は、光合分波器１００と略同様の構成を有し略同様に動作する。
【００３１】
１つの部材２１０上に１６本の光導波路２１１１〜２１１４，２１２１〜２１２４，２１３１〜２１３４，２１４１〜２１４４ が形成されている。このことから、部材２１０における１チャンネル当たりの製造コストを安価とすることができる。また、各組につき別個に光フィルタ１２０が設けられてもいいが、４組に対して一体化された光フィルタ１２０が設けられるのが好適であり、後者の場合には光合分波器２００を安価に製造することができる。
【００３２】
部材２１０上に８本の光導波路２１１１〜２１１４，２１２１〜２１２４それぞれの光軸が端面において互いに平行であって一定間隔であるのが好適であり、また、部材２１０上に８本の光導波路２１３１〜２１３４，２１４１〜２１４４それぞれの光軸が端面において互いに平行であって一定間隔であるのが好適である。この場合には、部材２１０と光ファイバアレイとを一括して調心して接合することができる。
【００３３】
部材２１０上において光導波路２１１ｎ，２１２ｎが形成された側の平面形状が、光フィルタ２２０に対向する第１辺（溝２１５側の辺）と、この第１辺と反対側にある第２辺と、互いに平行な第３辺および第４辺と、を有する矩形であって、直線状に設けられた光導波路２１１ｎに対して第３辺および第４辺それぞれが平行であり、第１辺に対して第２辺が平行である。この場合には、光導波路２１１１〜２１１４それぞれの導波路長を一定値にすることができるとともに、光導波路２１２１〜２１２４それぞれの導波路長をも一定値にすることができる。部材２１０上において光導波路２１３ｎ，２１４ｎが形成された側の平面形状についても同様である。
【００３４】
（光伝送システムの第１実施形態）
【００３５】
次に、本発明に係る光伝送システムの第１実施形態について説明する。図４は、第１実施形態に係る光伝送システム１の構成図である。この図に示される光伝送システム１は、局１０と加入者宅２１〜２３との間で双方向に信号光を送受信するＦＴＴＨ（fiber to the home）システムである。
【００３６】
局１０内には、データ伝送装置１１１〜１１３、映像信号送信機１２１〜１２３および光合分波器１３が設けられている。データ伝送装置１１１〜１１３それぞれは、インターネットに接続されていて、デジタルデータを加入者宅２１〜２３との間で送受信するものである。映像信号送信機１２１〜１２３それぞれは、映像信号（アナログデータ）を加入者宅２１〜２３へ送信するものである。なお、加入者宅２１〜２３からデータ伝送装置１１１〜１１３へ送られる信号光の波長は１.３１μｍであり、データ伝送装置１１１〜１１３から加入者宅２１〜２３へ送られる信号光の波長は１.４９μｍであり、また、映像信号送信機１２１〜１２３から加入者宅２１〜２３へ送られる信号光の波長は１.５５μｍである。
【００３７】
局１０内に設けられた光合分波器１３は、データ伝送装置１１１〜１１３および映像信号送信機１２１〜１２３により送受信される３波長の信号光を合分波する。この光合分波器１３として、既に説明した各実施形態の光合分波器が用いられ、中でも、複数組の光合分波器が並列配置された光合分波器２００が特に好適に用いられ得る。
【００３８】
加入者宅２１には光受信機４１が設けられ、この光受信機４１内に光合分波器５１が設けられている。他の加入者宅２２，２３にも光受信機が設けられている。また、加入者宅２１〜２３の近くにスターカプラ３０が設けられている。このスターカプラ３０は、局１０から送信された信号光（波長１.４９μｍ，１.５５μｍ）を分岐して、その分岐した各々の信号光を加入者宅２１〜２３側へ送出するとともに、加入者宅２１〜２３側から送信された信号光（波長１.３３μｍ）を局１０へ送出する。光合分波器５１は、３波長の信号光を合分波するものであり、既に説明した各実施形態の光合分波器が用いられる。
【００３９】
この光伝送システム１では、局１０内において、データ伝送装置１１ｎおよび映像信号送信機１２ｎそれぞれから出力された信号光（波長１.４９μｍ，１.５５μｍ）は、光合分波器１３により合波されて送出される。局１０から送出された信号光はスターカプラ３０により分岐され、その分岐された信号光は光受信機４１内の光合分波器５１により分波され、その分波された一方の信号光（波長１.４９μｍ）は加入者宅２１内のパソコンに送信され、他方の信号光（波長１.５５μｍ）は加入者宅２１内のテレビ受像機に送信される。加入者宅２１内のパソコンから送出された信号光（波長１.３３μｍ）は、光受信機４１内の光合分波器５１、スターカプラ３０および局１０内の光合分波器１３を経て、データ伝送装置１１ｎにより受信される。
【００４０】
本実施形態では、光合分波器１３，５２として、既に説明した各実施形態の光合分波器が用いられるので、この合分波の際の損失が小さく、高品質の信号光伝送が可能である。
【００４１】
（光伝送システムの第２実施形態）
【００４２】
次に、本発明に係る光伝送システムの第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る光伝送システム２の構成図である。この図に示される光伝送システム２は、局１０とマンション２０内の加入者宅２１，２２との間で双方向に信号光を送受信するＦＴＴＨシステムである。第１実施形態に係る光伝送システム１（図４）と比較すると、この第２実施形態に係る光伝送システム２は、加入者宅２１，２２がマンション２０内の集合住宅である点、および、マンション２０に対して１つの光受信機４０が設けられている点、で相違する。
【００４３】
マンション２０に設けられた光受信機４０内に、光合分波器５０が設けられている。この光合分波器５０は、３波長の信号光を合分波するものであり、既に説明した各実施形態の光合分波器が用いられ、中でも、複数組の光合分波器が並列配置された光合分波器２００が特に好適に用いられ得る。なお、スターカプラ３０は光受信機４０内に設けられていてもよい。
【００４４】
この光伝送システム２では、局１０内において、データ伝送装置１１ｎおよび映像信号送信機１２ｎそれぞれから出力された信号光（波長１.４９μｍ，１.５５μｍ）は、光合分波器１３により合波されて送出される。局１０から送出された信号光はスターカプラ３０により分岐され、その分岐された信号光は光受信機４０内の光合分波器５０により分波され、その分波された一方の信号光（波長１.４９μｍ）は各加入者宅内のパソコンに送信され、他方の信号光（波長１.５５μｍ）は各加入者宅内のテレビ受像機に送信される。各加入者宅内のパソコンから送出された信号光（波長１.３３μｍ）は、光受信機４０内の光合分波器５０、スターカプラ３０および局１０内の光合分波器１３を経て、データ伝送装置１１ｎにより受信される。
【００４５】
（光伝送システムの第３実施形態）
【００４６】
次に、本発明に係る光伝送システムの第３実施形態について説明する。図６は、第３実施形態に係る光伝送システム３の構成図である。この図に示される光伝送システム３は、局１０とマンション２０内の加入者宅２１，２２との間で双方向に信号光を送受信するＦＴＴＨシステムである。第２実施形態に係る光伝送システム２（図５）と比較すると、この第３実施形態に係る光伝送システム３は、光受信機４０内にスターカプラ３１，３２および光合分波器５０が設けられている点で相違する。
【００４７】
この光伝送システム３では、局１０内において、データ伝送装置１１ｎおよび映像信号送信機１２ｎそれぞれから出力された信号光（波長１.４９μｍ，１.５５μｍ）は、光合分波器１３により合波されて送出される。局１０から送出された信号光は、光受信機４０内の光合分波器５０により分波される。光合分波器５０により分波された一方の信号光（波長１.４９μｍ）はスターカプラ３１により分岐されて各加入者宅内のパソコンに送信され、他方の信号光（波長１.５５μｍ）はスターカプラ３２により分岐されて各加入者宅内のテレビ受像機に送信される。各加入者宅内のパソコンから送出された信号光（波長１.３３μｍ）は、光受信機４０内のスターカプラ３１および光合分波器５０ならびに局１０内の光合分波器１３を経て、データ伝送装置１１ｎにより受信される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態に係る光合分波器１００の斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る光合分波器１００の平面図である。
【図３】第２実施形態に係る光合分波器２００の平面図である。
【図４】第１実施形態に係る光伝送システム１の構成図である。
【図５】第２実施形態に係る光伝送システム２の構成図である。
【図６】第３実施形態に係る光伝送システム３の構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１〜３…光伝送システム、１０…局、１１…データ伝送装置、１２…映像信号送信機、１３…光合分波器、２０…マンション、２１〜２３…加入者宅、３０〜３２…スターカプラ、４０，４１…光受信機、５０，５１…光合分波器、１００…光合分波器、１１０…部材、１１１〜１１４…光導波路、１１５…溝、１２０…光フィルタ、２００…光合分波器、２１０…部材、２１１〜２１４…光導波路、２１５…溝、２２０…光フィルタ。
【図１】
2006047783.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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